高迁移率的透明p型CuI单晶的水热生长及其性质研究

γ相CuI晶体是为数不多的本征p型宽禁带半导体材料，具有化学成分相对简单，禁带宽度大（3.1eV）、激子结合能高（62 meV）等特点，有望应用于新兴的半导体光电子器件领域。而大尺寸、高迁移率、透明p型的CuI晶体生长方法及材料半导体性能调控的研究缺乏是影响其应用的瓶颈问题。本申请拟通过研究不同矿化剂以及生长条件对于γ相CuI晶体生长习性、晶体质量、杂质含量以及半导体性能的影响规律，发展出一种可以生长出高迁移率、p型导电、大尺寸优质CuI晶体的低温水热生长方法，对得到的晶体进行各项物理性能测试，同时初步开展基于该晶体的新型光电子器件的研究。由于该生长方法具有易于规模化的特点，得到的CuI晶体将来有可能应用于新型半导体光电子器件行业，同时还有望应用于超快闪烁晶体材料领域。

在三年的研究工作中，我们按照研究计划开展包含γ相CuI晶体水热生长技术、CuI晶体加工技术、γ相CuI晶体半导体性能测试、基于CuI晶体的新型光电子器件探索等四个方面内容的研究，同时还开展了一些其他新型宽带隙半导体光电子器件的研究，已经基本完成预期的研究目标，相关研究成果已经整理发表9篇SCI学术论文，申请专利5项。 通过本课题的研究，我们研究团队取得主要工作进展和成果有：初步掌握了在三种不同矿化剂条件下γ相CuI晶体的晶面发育习性、缺陷形成机制等生长热力学和动力学规律；探索了晶体缺陷、杂质对材料半导体性能以及发光性能的影响规律；在以上规律的指导下，我们通过生长工艺优化，已经在低温水热条件下生长出了符合材料应用要求的，具有高空穴迁移率的，尺寸大于20mm的CuI晶体；利用发展出的低温水热生长技术，开展了其他宽禁带半导体如Ga掺杂的ZnO晶体的生长研究；初步开展了基于CuI晶体制作新型光电子器件的研究；开展了其他宽禁带半导体器件的研究。